Патент ссср 415348
О П И С А Н И Е 4ll5348
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических!
:еспублик
Зависимо! от авт. свидетельства М
Заявлено 17.V.1972 (№ 1785223/22-3) с присоединением заявки ¹
Приоритет
М. Кл Е 21Ь 3/12
Государственный комитет
Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
Опубликовано 15.11.1974. Б!О;!летень ¹ 6
УД К 622.243.92.05 (088.8) Дата опубликования описания 19Х1.197-1
Авторы изобретения
А. Н. Попов, А. И. Спивак, Г. И. Васильев, Б. Н. Трушкин, H. М. Филимонов, E. В. Столяров и М. К. Латыпов
Уфимский нефтяной институт
Заявитель
ШПИНДЕЛЬ ЗАБОЙНОГО ДВИГАТЕЛЯ
Изобретение относится к шпинделям забойных двигателей, предпазп"-ченным для восприятия реакции забоя скважины и передачи вращения от вала двигателя к долоту при бурени,и.
Известна осевая резино-металлическая опора турбобура с гидравлической разгрузкой, каждая секция которой включает два диска, закрепленных на валу, два подпятника малого диаметра, находящихся между дисками, и два подпятника большого диаметра, расположенных выше и ниже дисков и укрепленных в корпусе. Во время работы одисч диск опирается на подпятник большого диаметра, а второй — на подпятник малого диаметра, в результате чего создается замкнутая внутренняя полость подшипника, сообщающаяся через отверстие в корпусе турбобура с затрубным пространством. Давление выше и ниже дисков больше на величину перепада на турбине туpбобура,и долоте. За счет разности давлений и разности диаметров подпятников создается разгружающий опору эффект.
Недостатком известных шпинделей с резинометаллическими подшипниками с гидравлической разгрузкой является низкая надежность работы, связанная с высокими требованиями к точности сборки и с неравномерным износом подпятников большого и малого диаметров.
Цель изоорстспи!! — создание шпинделя турбобуря с большим ресурсом работы (превышающим ресурс наиболее долговечного шпинделя с рези!о-металлическими подшипниками) и с высокими коэффициентом полезного действия и надежностью раооты. Это достигается тем, что диск пяты выполнен с полостью, гидравличсскп соединенной с внутренней полостью вала и з",òðóáíûì пространством кана10 лами, перекрыв":емыми шариком, расположенным в полости.
При 3 казанном выполнении диска пяты внутренняя полость вала п!дравлически сообщается через радиальный канал в нем с коль1б цевой проточкой в резиновом элементе подпятника, контактирующего с диском. При этом шарик перегерывает канал полости со стороны второго подпятника, не имеющего контакта с диском пяты, и обеспечивает разность давле20 ний между внутренней полостью вала и полостью между вялом и корпусом, которая со-общается через уравнительные каналы в подпятниках и проточную радиальную опору с затрубным пространством. Разность давлений
2б между внутренней полостью вала и зятрубным пространством, равная перепаду.на долоте, создает гидростатический эффект и уменьшает потери ня трение в осевой опоре. Число ступеней пяты выбирается по величине ожидае30 мой осевой нагрузки на долото. За с т меиь415348
45 щения потерь в шпинделе значительно возр !сТаст i»IOIIIilIOCTb ll .-Вооа CI;)5>17I
j73))I) 1>! IIIIIII II, LCË51.
На чертеже показан описывасмьш !Ill)ill!.Tc,il>, Шп!Вндель состоит из корпуса 1 с размещенными в нем подпятниками 2, вала 3 с внутренней полос!|Во 4 и закрепленными диск;)мп
5 и д!)уx р!!д)!алиi)!x опор: верхIIL.é 6 II íè5I ней 7. Полость 8 между валом Il корпусом через уравнительные каналы 9 и проточную радиальную опору 7 сообщается с затрубным пространством. Корпус имеет резьбу 10, а вал †!конус 11 для соединения с забойным двигателем. К нижнему ко нцу> вала при полощи резьбы 12 присоединяется долото. Подпятники имеют нижние .и верхние резиновыс элементы 13 и 14 соответственно с кольцевыми проточками 15 и 16. Радиальный канал 17 сВ51 зывает внутреннюю полость вала с полость о
18 диска, а каналы 19 и 20 — полость диска с полостью между валом и корпусом. Шарик
21 предназначен для перекрытия любого из трех каналов.
Шпиндель работает следующим образом.
Забойный двигатель запускается в скважине без нагрузки на долото при наличии промывки. При этом под действием вертикальной нагрузки, слагающейся из собственного веса вала и действия перепада давления»а долоте в случае работы с электробуром и перепада давления на гидравлическом двигателе плюс перепад давления»а долоте, вал 3 шпинделя наход)ится в крайнем нижнем положении (кяк это показано па чертеже). Промывочная жидкость движется через полость 4 вала 3 и долото, а также по каналу 17 в полость 18 и далее через канал 19, полость 8, урав)нительный канал 9 и проточную радиальную опору 7— в затрубное пространство. Под действием разности давлений ме7кду полостями 18 и 8 шарик 21 закрывает канал 19. Дв)ижецие жидкости по радиаль ному каналу 17 прекращается.
В проточке 16, замкнутой д| тном 5, давление увеличивается, выравнивается с давлением В полости 4 и создает гидростятический эффект, равный площади проточки, умноженной на разность давлений между полостями 18 и 8, 5
4 и уменьшающий удельное давление дисков 5
II:я резпновl>lе э замен ты 4 подпЯT)Hиков 2. э!Ом c011po|IILI.I(>нl!с ВpLILIIc!IIII>) дискоl . 5 отпоСВ ге ll>IIO 110 il II)ITII IIIw0)l 2 умеI) l>III IICTC)I
ПРЕДЕЛЕ МожЕТ ОК
ВО Время б)) р "111151 под,>|е>йстВпем ре|)кцп!! забоя, превыша|ощсй напр|1вланну>ю вниз пягрузку на вал 3, последний перемещается в крайнее верхнее положение. При этом диски
5 отходят от верхних резиновых элементов 1-1 подпятников 2 и прижимаются к нижним резиновым элементам 13. Промывочная жидкость по радиальному каналу 17 через полость
18 и канал 20 начинает перетекать в полость
8. Под действием разности давлений, между полостями 18 и 8 шарик 21 закрывает кя!нал
20 и прекращает переток жидкости. Давление в кольцевой проточке 15 выравнивается с давлением в полости 4 и создает гидростатический эффект, направленный навстречу действию реакции забоя, в результате чего значительная часть усилия в осевой опоре передается через жидкость, что приводит к снижению потерь энергии на трение и уменьшению износа элементов опоры.
При спуске бурильного инструмента наблюдается переток жидкости из скважины внутрь бурильных труб через долото, шпиндель и забойный двигатель При этом шарик 21 закрывает радиаль!ный канал 17, препятствует течению жидкости через полость 18 и предотвращает во зможное ее забивание шламом.
Предмет изобретения
Шпиндель забойного двигателя, включающий корпус, полый вал с радиальными каналами, многоступенчатую опору, состоящую из пяты и подпятника с каналами и с резиновыми элементами, снабжен)ныл|и кольцевыми проточками, и проточную радиальную 0L10p), о т л и ч а ю щ)и и с я тем, что, с целью повышения надежности работы шпинделя, диск пяты выполнен с полостью, гидравлически связанной с внутренней полостью вала и затрубным пространством ка!налами, перекрываемыми шариком, расположенным в полости.
415348
Корректор Е. Сапунова
Редактор Н. Корченко
Заказ 137213 Изд. ¹ 1258 Тираж 565 Г!одписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
Москва, 5Ê-35, Раушская наб., д. 415
Типография, пр. Сапунова, 2
Составитель А. Понов
Техред А. Камышникова
19
Г1
